KR100473982B1 - 열교환기용 헤더 파이프의 유체 가이드 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열교환기용 헤더 파이프의 유체 가이드 구조에 대한 것으로, 발명의 주된 목적은 열교환기의 헤더 파이프 속에 그 길이를 반분하고 별도의 통로를 구비하여 유체의 흐름을 제어함으로써 각각의 튜브에 균일하게 유체가 공급될 수 있도록 하고자 하는데 있는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징적인 구성은 유입구(11) 및 배출구를 가지는 상, 하의 헤더 파이프(1)와, 상기 헤더 파이프의 사이를 연결한 다수의 튜브(3)들과, 이 튜브(3)들 사이를 채운 방열핀(4)으로 이루어진 열교환기에 있어서, 상기한 헤더 파이프(1)의 유체 가이드 구조는 상, 하의 헤더 파이프 내부로 유입되는 유체의 흐름을 제어하기 위해 헤더 파이프(1)의 내부 중단 지점에 통공(21)을 가진 격벽(2)으로써 구획하고, 상기 통공(21)으로부터 연장하되, 사방의 지지편(23)으로써 지지된 내부관(22)을 형성하여서 된 것을 특징으로 한다.

Description

열교환기용 헤더 파이프의 유체 가이드 구조{FLUID GUIDE STRUCTURE FOR HEADER PIPE}

본 발명은 열교환기용 헤더 파이프의 유체 가이드 구조에 대한 것으로, 헤더 파이프 내부에서 유체의 흐름을 분리하여 안내하는 안내수단을 추가로 형성하므로써 그 헤더 파이프에 수직 방향으로 연결된 각각의 튜브에 유체가 고르게 흐를 수 있도록 하는데 특징이 있는 것이다.

일반적으로 열교환기는 냉매가 순환하는 증발기 및 응축기 등을 예로 들 수 있으며, 대부분 도 1에서 보는 바와 같이 상, 하의 헤더 파이프(1)와, 이들 사이를 연결한 다수의 튜브(3)와, 이들 튜브의 사이 사이를 채운 방열핀(4)으로 이루어 진다.

그리고 유체는 일측 헤더 파이프(1)에 연결된 유입구(11)으로 들어 와서 헤더 파이프(1)의 전 구간으로 퍼지는 것과 동시에 여기에 연결된 각각의 튜브(3)로 흐른다.

이때, 유체는 직선방향으로 나아가는 힘이 크기 때문에 유입구(11)으로부터 가장 먼 곳에 있는 튜브(3)로 가장 많이 공급되고, 가장 가까운 곳에 있는 튜브(3)로 가장 적게 공급되는 특성을 보인다.

이와 같은 문제점을 해결하여 각각의 튜브에 균일하게 유체가 공급되도록 하기 위한 기술로 특허공개 제2001-0015060호가 알려져 있다.

이는 도 2에서 보는 바와 같이 헤더 파이프(1)의 속에 유체의 흐름을 방해할 수 있는 플레이트(12)(13)(14)들을 내장하되, 그 각각의 구멍(12a)(13a)(14a) 크기가 순차적으로 작아지게 하여 헤더 파이프(1) 내부에서의 유체 흐름이 균일하도록 한 것이다.

그러나, 이와 같은 종래의 고안에서는 다음과 같은 미비점이 있다.

즉, 유체가 플레이트의 구멍을 통해 흐를 때는 그 플레이트의 뒷면에 와류현상이 발생하여 흐름을 저해시키는 문제가 있으며, 특히 각각의 플레이트(12)(13)(14)로 구획된 헤더 파이프의 내부 공간 들은 다시 직선형 공간으로 만들어지는 것이기 때문에 그 구간 안에서의 유체 흐름은 또 다시 불균일한 상태로 흐르게 되는 것이다.

특히, 상기와 같은 플레이트들은 단순히 중앙에 구멍을 뚫은 것이기 때문에 튜브가 연결되는 쪽으로도 격벽의 일부가 유지되고 있는 형태이며, 이러한 격벽의 일부는 그 격벽의 직후방에 연결된 튜브로 유체가 공급되기에 매우 불리한 것이다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 감안하여 이를 해결 보완한 것으로 발명의 주된 목적은 열교환기의 헤더 파이프 속에 그 길이를 반분하고 별도의 통로를 구비하여 유체의 흐름을 제어하므로써 각각의 튜브에 균일하게 유체가 공급될 수 있도록 하고자 하는데 있는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징적인 구성은 유입구 및 배출구를 가지는 상, 하의 헤더 파이프와, 상기 헤더 파이프의 사이를 연결한 다수의 튜브들과, 이 튜브들 사이를 채운 방열핀으로 이루어진 열교환기에 있어서, 상기한 상, 하의 헤더 파이프들은 각각의 헤더 파이프 내부로 유입되는 유체의 흐름을 제어하기 위해 헤더 파이프의 내부 중단 지점에 통공을 가진 격벽으로써 구획하고, 상기 통공으로부터 연장하되, 사방의 지지편으로써 지지된 내부관을 형성하여서 된 것이다.

이하 본 발명의 구성을 첨부 도면에 따라 상세히 설명한다.

본 발명의 열교환기는 도 3에서 보는 바와 같이 유입구(11) 및 배출구를 가지는 상, 하의 헤더 파이프(1)와, 상기 헤더 파이프의 사이를 연결한 다수의 튜브(3)들과, 이 튜브(3)들 사이를 채운 방열핀(4)으로 이루어 진다.

그리고, 상기한 헤더 파이프(1)들은 각각의 헤더 파이프 내부로 유입되는 유체의 흐름을 제어하기 위해 헤더 파이프(1)의 내부 중단 지점에 통공(21)을 가진 격벽(2)으로써 구획하고, 상기 통공(21)으로부터 연장하되, 사방의 지지편(23)으로써 지지된 내부관(22)을 형성하는 것이다.

이때의 격벽(2)의 바람직한 설치 상태는 도 4에서 보듯이 헤더 파이프(1)의 내부 중단에 구비하되, 헤더 파이프의 내부 길이를 L1, 냉매 유입구(11)로부터 격벽(2)까지의 거리를 L2로 하였을 때, L1:L2의 비례값 L3를 100:20 ∼ 100:80의 범위내에 있도록 하는 것이다.

또한, 내부관(22)의 크기는 도 5에서 보는 바와 같이 헤더 파이프(1)의 단면적을 W1, 상기 내부관의 단면적을 W2로 하였을 때, W2/W1의 백분율 값 W3가 20％∼80％의 범위내의 값을 가지도록 하는 것이 좋다.

이러한 단면적의 차이는 상기한 격벽(2)의 위치값 L3에 따라 조금씩 달라지는 것이며, W3이 80％의 값을 가질 때는 상기 격벽의 위치값 L3가 100:20의 위치일 때를 기준으로 산출한 값이다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 헤더 파이프 속에서는 도 3에서 보는 바와 같이 유체가 헤더 파이프(1)로 유입되자 마자 일부는 헤더 파이프(1)의 내부에서 직접 튜브(4)들 속으로 이동하고, 일부는 헤더 파이프(1)의 내부에 연결된 내부관(22)을 따라 격벽(2)으로 구획된 다음의 공간으로 이동한 후, 그 쪽에 연결된 튜브(4)들 속으로 이동되는 것이다.

그리고 이때의 내부관(22)은 그 위치가 헤더 파이프(1)의 정중앙을 통과할 필요는 없으며, 그 단면 모양 역시 원형 파이프이거나 사각 파이프 이거나 무관하다.

위에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명의 열교환기에서는 헤더 파이프의 내부를 격벽으로 구획한 후, 별도의 내부관을 연결하여 앞부분의 공간과 뒷부분의 공간에 따로 따로 유체가 공급되게 하므로써 여기에 연결된 각각의 튜브들로 균일하게 이동될 수 있는 것이다.

따라서 본 발명의 돌출부를 가진 헤더 파이프는 단순히 구멍 뚫린 플레이트를 사용하는 종래의 열교환기에 비해 유체(냉매)의 흐름이 매우 원활하여 열교환 효과가 극대화 되는 장점이 있다.

도 1은 종래의 열교환기 구조를 보인 단면도

도 2는 종래의 요부 확대 단면도

도 3은 본 발명의 열교환기 구조를 보인 단면도

도 4는 본 발명의 요부 구성을 보인 사시도

도 5는 본 발명의 요부 구성을 보인 측단면도

<도면의 주요 부분에 대한 부호설명>

1 : 헤더 파이프 2 : 격벽

3 : 튜브 4 : 방열핀

11 : 유입구 21 : 통공

22 : 내부관 23 : 지지편

Claims (3)

1. 유입구(11) 및 배출구를 가지는 상, 하의 헤더 파이프(1)와, 상기 헤더 파이프의 사이를 연결한 다수의 튜브(3)들과, 이 튜브(3)들 사이를 채운 방열핀(4)으로 이루어진 열교환기에 있어서,

   상기한 헤더 파이프(1)들은 각각의 헤더 파이프 내부로 유입되는 유체의 흐름을 제어하기 위해 헤더 파이프(1)의 내부 중단 지점에 통공(21)을 가진 격벽(2)으로써 구획하고, 상기 통공(21)으로부터 연장하되, 사방의 지지편(23)으로써 지지된 내부관(22)을 형성하여서 된 것을 특징으로 하는 헤더 파이프의 유체 가이드 구조.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기의 격벽(2)은 헤더 파이프(1)의 내부 중단에 구비하되, 헤더 파이프의 내부 길이를 L1, 냉매 유입구(11)로부터 격벽(2)까지의 거리를 L2로 하였을 때, L1:L2의 비례값 L3를 100:20 ∼ 100:80의 범위내에 있도록 하여서 된 것을 특징으로 하는 열교환기용 헤더 파이프의 유체 가이드 구조.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기한 헤더 파이프(1)의 단면적을 W1, 상기 내부관의 단면적을 W2로 하였을 때, 그 W2/W1의 백분율 값 W3가 20％∼80％의 범위내의 값을 가지도록 하여서 된 것을 특징으로 하는 열교환기용 헤더 파이프의 유체 가이드 구조.